CN105499749A - 一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺 - Google Patents

一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺 Download PDF

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Abstract

一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺，管箱的外层为基层，内层为覆层，管箱上相互垂直的两块复合板之间构成管箱纵缝，所述管箱纵缝外层两块复合板的基层之间构成基层坡口，所述管箱纵缝内层两块复合板的覆层之间构成覆层坡口；焊接时，先焊基层坡口，后焊覆层坡口，先用氩弧焊对基层坡口打底，再用焊条电弧焊填充2层，剩余部分用埋弧焊填充盖面，然后在内角埋弧焊机上焊接管箱内层的覆层坡口；焊缝热导率大、线膨胀系数小，管箱焊接收缩变形量减小，并且焊材成本大幅降低；先焊基层坡口后焊覆层坡口，避免覆层坡口内的焊缝二次受热，覆层坡口焊缝耐腐蚀性能提高；降低生产成本，提高生产效率。

Description

一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺。
背景技术
目前，复合板空冷器丝堵式管箱由于内部空间狭小，操作不便，管箱纵缝常规的焊接工艺是：采用专用埋弧焊机先焊内部覆层，外部清根后焊条电弧焊焊接，焊材全部采用不锈钢焊材。这种焊接工艺的主要缺点：1.焊材成本高；2.基层焊接是异种金属焊接，埋弧焊焊接时产生裂纹的倾向较大，不宜用埋弧焊焊接，焊条电弧焊焊接效率低；3.外部焊接时使覆层焊缝二次受热，影响覆层耐腐蚀性能；4.因全部采用不锈钢焊材，焊接时管箱收缩变形量较大；5.焊缝探伤采用较为费时的RT探伤，采用较为省时的UT探伤则探伤结果不准确。
鉴于上述原因，需要改进焊接工艺。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺，基层坡口内采用与基层母材匹配的焊材，热导率大、线膨胀系数小，管箱焊接收缩变形量减小，并且焊材成本大幅降低；基层坡口使用埋弧焊方法焊接，焊接效率大幅提高；先焊基层坡口后焊覆层坡口，避免覆层坡口内的焊缝二次受热，覆层坡口焊缝耐腐蚀性能提高；基层坡口焊缝可以UT探伤，探伤效率提高，探伤结果准确，提高了复合板管箱的焊接质量及覆层坡口焊缝耐腐蚀性能，降低生产成本，提高生产效率。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺，管箱的剖面为正方形，管箱的外层为基层，内层为覆层，管箱上相互垂直的两块复合板之间构成管箱纵缝，管箱的四角处构成四个管箱纵缝，所述管箱纵缝外层两块复合板的基层之间构成的基层坡口呈U形或倒U形，所述管箱纵缝内层两块复合板的覆层之间构成的覆层坡口呈倾斜的V形或倒V形；
焊接时，先焊基层坡口，后焊覆层坡口，先用氩弧焊对基层坡口打底，再用焊条电弧焊填充2层，剩余部分用埋弧焊填充盖面，然后在内角埋弧焊机上焊接管箱内层的覆层坡口；
所述覆层坡口的一条斜边与竖直方向构成的夹角α角度为55°-60°，另一条斜边与水平方向构成的夹角β角度为55°-60°，水平方向复合板的覆层厚度a为3mm或4mm，竖直方向复合板的覆层厚度b为3mm或4mm，基层底部的坡口钝边d的高度为1mm，基层与覆层的分界线至坡口钝边最低点的距离c为1mm，a+c+d＝1，1为5mm-6mm，基层底部的坡口组对间隙宽度e为3mm-4mm；所述基层坡口底部圆弧半径R为8mm，所述基层坡口上部两侧的斜边与竖直方向构成的夹角γ角度为8°-10°。
所述α角度根据a的不同选用不同的角度，当a为3mm时α取55°，当a为4mm时α取60°；
所述β角度根据b的不同选用不同的角度，当b为3mm时β取55°，当b为4mm时β取60°。
所述基层坡口内的焊材采用与基层母材相匹配的焊材，氩弧焊焊丝规格φ2.0mm-φ2.5mm，焊条规格φ3.2mm-φ4.0mm，埋弧焊焊丝规格φ3.2mm-φ4.0mm。
所述覆层坡口内的焊材采用基层坡口和覆层坡口内异种金属之间焊接相匹配的埋弧焊焊丝，规格φ2.4mm。
焊前不需要预热，根据所述基层和所述覆层的母材材质及所述复合板的厚度确定基层坡口和覆层坡口的道间温度，基层坡口道间温度≤300℃，覆层坡口的道间温度≤100℃。
根据基层和覆层母材材质及复合板的厚度选用相应的层/道、焊接方法、焊接材料、焊材规格、焊接电流、焊接电压、极性、焊接速度、线能量；
基层坡口第1层1道：焊接方法采用GTAW，焊接材料为ER50-6或ER49-1，焊丝规格为φ2.0mm-φ2.5mm，焊接电流为100-150A，焊接电压为12-14V，极性为直流正接，焊接速度为5-10cm/min，线能量≤18KJ/cm；
基层坡口第2层1道：焊接方法采用SMAW，焊接材料为J427或J507，焊丝规格为Φ3.2或Φ4.0，焊接电流为110-180A，焊接电压为22-26V，极性为直流反接，焊接速度为8-14cm/min，线能量≤16KJ/cm或≤18KJ/cm；
基层坡口第3层2道：焊接方法采用SMAW，焊接材料为J427或J507，焊丝规格为Φ4-0，焊接电流为140-180A，焊接电压为22-26V，极性为直流反接，焊接速度为12-16cm/min，线能量≤20KJ/cm；
基层坡口第4-6层1道：焊接方法采用SAW，焊接材料为H08A+HJ431或H08A+SJ101或H10Mn2+HJ431其中的一种，焊丝规格为Φ3.2或Φ4.0，焊接电流为450-600A，焊接电压为30-34V，极性为直流反接，焊接速度为24-32cm/min，线能量≤35KJ/cm或≤40KJ/cm；
基层坡口第7-8层2道：焊接方法采用SAW，焊接材料为H08A+HJ431或H08A+SJ101或H10Mn2+HJ431其中的一种，焊丝规格为Φ4.0，焊接电流为500-600A，焊接电压为30-34V，极性为直流反接，焊接速度为28-32cm/min，线能量≤40KJ/cm；
覆层坡口1层1道：焊接方法采用SAW，焊接材料为ER309+SJ601，焊丝规格为Φ2.4，焊接电流为320-340A，焊接电压为30-34V，极性为直流反接，焊接速度为25-27cm/min，线能量≤30KJ/cm。
所述基层坡口的氩弧焊打底焊焊接后，焊缝背部应在基层坡口区域内并且距离覆层与基层分界线至少1mm，焊缝背部表面应当光滑、无焊瘤。
所述覆层坡口焊接前应当将基层坡口的氩弧焊打底焊缝背部表面的氧化皮清理干净，避免焊接时产生气孔和夹渣缺陷。
本发明的有益效果是：改进后的焊接工艺：焊接时，先焊基层坡口，后焊覆层坡口，先用氩弧焊对基层坡口打底，再用焊条电弧焊填充2层，剩余部分用埋弧焊填充盖面，然后在内角埋弧焊机上焊接管箱内部的覆层坡口。基层坡口内采用与基层母材匹配的焊材，热导率大、线膨胀系数小，管箱焊接收缩变形量减小，并且焊材成本大幅降低；基层坡口使用埋弧焊方法焊接，焊接效率大幅提高；先焊基层坡口后焊覆层坡口，避免覆层坡口内的焊缝二次受热，覆层坡口焊缝耐腐蚀性能提高；基层坡口焊缝可以UT探伤，探伤效率提高，探伤结果准确。
本发明提高了复合板管箱的焊接质量及覆层坡口焊缝耐腐蚀性能，降低生产成本，提高生产效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是管箱剖面结构示意图；
图2是图1中管箱纵缝坡口结构示意图；
具体实施方式
下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
复合板管箱的复合板材质为Q245R+S30408、厚度为δ22+4mm，管箱的剖面为正方形，管箱的外层为基层，基层厚22mm，内层为覆层，覆层厚4mm，管箱上相互垂直的两块复合板之间构成管箱纵缝，管箱的四角处构成四个管箱纵缝，所述管箱纵缝外层两块复合板的基层之间构成的基层坡口呈U形或倒U形，所述管箱纵缝内层两块复合板的覆层之间构成的覆层坡口呈倾斜的V形或倒V形；
焊接时，先焊基层坡口，后焊覆层坡口，先用氩弧焊对基层坡口打底，再用焊条电弧焊填充2层，剩余部分用埋弧焊填充盖面，然后在内角埋弧焊机上焊接管箱内层的覆层坡口；
所述覆层坡口的一条斜边与竖直方向构成的夹角α角度为60°，另一条斜边与水平方向构成的夹角β角度为60°，水平方向复合板的覆层厚度a为4mm，竖直方向复合板的覆层厚度b为4mm，基层底部的坡口钝边d的高度为1mm，基层与覆层的分界线至坡口钝边最低点的距离c为1mm，a+c+d＝1，1为6mm，基层底部的坡口组对间隙宽度e为3mm；所述基层坡口底部圆弧半径R为8mm，所述基层坡口上部两侧的斜边与竖直方向构成的夹角γ角度为8°。
所述基层坡口内的焊材采用与基层母材相匹配的焊材，氩弧焊焊丝ER50-6、规格φ2.5mm，焊条J427、规格φ4.0mm，埋弧焊焊丝H08A+HJ431、规格φ4.0mm。
所述覆层坡口内的焊材采用基层坡口和覆层坡口内异种金属之间焊接相匹配的埋弧焊焊丝，埋弧焊焊丝ER309+SJ601、规格φ2.4mm。
焊前不需要预热，根据所述基层和所述覆层的母材材质及所述复合板的厚度确定基层坡口和覆层坡口的道间温度，基层坡口道间温度≤300℃，覆层坡口的道间温度≤100℃。
焊接工艺参数(见下表)：
所述基层坡口的氩弧焊打底焊焊接后，焊缝背部应在基层坡口区域内并且距离覆层与基层分界线至少1mm，焊缝背部表面应当光滑、无焊瘤。
所述覆层坡口焊接前应当将基层坡口的氩弧焊打底焊缝背部表面的氧化皮清理干净，避免焊接时产生气孔和夹渣缺陷。
焊接后对焊缝进行了如下检测，证明改进焊接工艺的正确：
采用UT对焊缝进行探伤，未发现缺陷，探伤结果满足I级合格；
焊后取样，对焊缝断面进行宏观金相检查，焊缝和母材熔合良好，基层焊缝和覆层焊缝结合处熔合良好，未发现未熔合、未焊透和夹渣缺陷；
对覆层焊缝取样做化学成分分析，分析结果取平均值：C：0.0375、Mn：1.80、Si：0.395、S：0.0053、P：0.015、Cr：21.02、Ni：10.73、Mo：0.21，化学成分满足覆层材质的要求。实施例2
复合板管箱的复合板材质为Q245R+S30408、厚度为δ20+3mm，管箱的剖面为正方形，管箱的外层为基层，基层厚20mm，内层为覆层，覆层厚3mm，管箱上相互垂直的两块复合板之间构成管箱纵缝，管箱的四角处构成四个管箱纵缝，所述管箱纵缝外层两块复合板的基层之间构成的基层坡口呈U形或倒U形，所述管箱纵缝内层两块复合板的覆层之间构成的覆层坡口呈倾斜的V形或倒V形；
焊接时，先焊基层坡口，后焊覆层坡口，先用氩弧焊对基层坡口打底，再用焊条电弧焊填充2层，剩余部分用埋弧焊填充盖面，然后在内角埋弧焊机上焊接管箱内层的覆层坡口；
所述覆层坡口的一条斜边与竖直方向构成的夹角α角度为55°，另一条斜边与水平方向构成的夹角β角度为55°，水平方向复合板的覆层厚度a为3mm，竖直方向复合板的覆层厚度b为3mm，基层底部的坡口钝边d的高度为1mm，基层与覆层的分界线至坡口钝边最低点的距离c为1mm，a+c+d＝1，1为5mm，基层底部的坡口组对间隙宽度e为4mm；所述基层坡口底部圆弧半径R为8mm，所述基层坡口上部两侧的斜边与竖直方向构成的夹角γ角度为10°。
所述基层坡口内的焊材采用与基层母材相匹配的焊材，氩弧焊焊丝ER49-1、规格φ2.0mm，焊条J427、规格φ3.2mm-φ4.0mm，埋弧焊焊丝H08A+SJ101、规格φ3.2mm-φ4.0mm。
所述覆层坡口内的焊材采用基层坡口和覆层坡口内异种金属之间焊接相匹配的埋弧焊焊丝，埋弧焊焊丝ER309+SJ601、规格φ2.4mm。
焊前不需要预热，根据所述基层和所述覆层的母材材质及所述复合板的厚度确定基层坡口和覆层坡口的道间温度，基层坡口道间温度≤300℃，覆层坡口的道间温度≤100℃。
焊接工艺参数(见下表)：
所述基层坡口的氩弧焊打底焊焊接后，焊缝背部应在基层坡口区域内并且距离覆层与基层分界线至少1mm，焊缝背部表面应当光滑、无焊瘤。
所述覆层坡口焊接前应当将基层坡口的氩弧焊打底焊缝背部表面的氧化皮清理干净，避免焊接时产生气孔和夹渣缺陷。
焊接后对焊缝进行了如下检测，证明改进焊接工艺的正确：
采用UT对焊缝进行探伤，未发现缺陷，探伤结果满足I级合格；
焊后取样，对焊缝断面进行宏观金相检查，焊缝和母材熔合良好，基层焊缝和覆层焊缝结合处熔合良好，未发现未熔合、未焊透和夹渣缺陷；
对覆层焊缝取样做化学成分分析，分析结果取平均值：C：0.05、Mn：1.86、Si：0.55、S：0.007、P：0.017、Cr：22.01、Ni：11.05、Mo：0.18，化学成分满足覆层材质的要求。
实施例3
复合板管箱的复合板材质为Q345R+S30408、厚度为δ22+4mm，管箱的剖面为正方形，管箱的外层为基层，基层厚22mm，内层为覆层，覆层厚4mm，管箱上相互垂直的两块复合板之间构成管箱纵缝，管箱的四角处构成四个管箱纵缝，所述管箱纵缝外层两块复合板的基层之间构成的基层坡口呈U形或倒U形，所述管箱纵缝内层两块复合板的覆层之间构成的覆层坡口呈倾斜的V形或倒V形；
焊接时，先焊基层坡口，后焊覆层坡口，先用氩弧焊对基层坡口打底，再用焊条电弧焊填充2层，剩余部分用埋弧焊填充盖面，然后在内角埋弧焊机上焊接管箱内层的覆层坡口；
所述覆层坡口的一条斜边与竖直方向构成的夹角α角度为60°，另一条斜边与水平方向构成的夹角β角度为60°，水平方向复合板的覆层厚度a为4mm，竖直方向复合板的覆层厚度b为4mm，基层底部的坡口钝边d的高度为1mm，基层与覆层的分界线至坡口钝边最低点的距离c为1mm，a+c+d＝1，1为6mm，基层底部的坡口组对间隙宽度e为3mm；所述基层坡口底部圆弧半径R为8mm，所述基层坡口上部两侧的斜边与竖直方向构成的夹角γ角度为8°。
所述基层坡口内的焊材采用与基层母材相匹配的焊材，氩弧焊焊丝ER50-6、规格φ2.5mm，焊条J507、规格φ4.0mm，埋弧焊焊丝H10Mn2+HJ431、规格φ4.0mm。
所述覆层坡口内的焊材采用基层坡口和覆层坡口内异种金属之间焊接相匹配的埋弧焊焊丝，埋弧焊焊丝ER309+SJ601、规格φ2.4mm。
焊前不需要预热，根据所述基层和所述覆层的母材材质及所述复合板的厚度确定基层坡口和覆层坡口的道间温度，基层坡口道间温度≤300℃，覆层坡口的道间温度≤100℃。
焊接工艺参数(见下表)：
所述基层坡口的氩弧焊打底焊焊接后，焊缝背部应在基层坡口区域内并且距离覆层与基层分界线至少1mm，焊缝背部表面应当光滑、无焊瘤。
所述覆层坡口焊接前应当将基层坡口的氩弧焊打底焊缝背部表面的氧化皮清理干净，避免焊接时产生气孔和夹渣缺陷。
焊接后对焊缝进行了如下检测，证明改进焊接工艺的正确：
采用UT对焊缝进行探伤，未发现缺陷，探伤结果满足I级合格；
焊后取样，对焊缝断面进行宏观金相检查，焊缝和母材熔合良好，基层焊缝和覆层焊缝结合处熔合良好，未发现未熔合、未焊透和夹渣缺陷；
对覆层焊缝取样做化学成分分析，分析结果取平均值：C：0.046、Mn：1.65、Si：0.43、S：0.006、P：0.020、Cr：22.01、Ni：11.55、Mo：0.17，化学成分满足覆层材质的要求。

Claims (8)

1.一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺，其特征在于：管箱的剖面为正方形，管箱的外层为基层，内层为覆层，管箱上相互垂直的两块复合板之间构成管箱纵缝，管箱的四角处构成四个管箱纵缝，所述管箱纵缝外层两块复合板的基层之间构成的基层坡口呈U形或倒U形，所述管箱纵缝内层两块复合板的覆层之间构成的覆层坡口呈倾斜的V形或倒V形；
焊接时，先焊基层坡口，后焊覆层坡口，先用氩弧焊对基层坡口打底，再用焊条电弧焊填充2层，剩余部分用埋弧焊填充盖面，然后在内角埋弧焊机上焊接管箱内层的覆层坡口；
所述覆层坡口的一条斜边与竖直方向构成的夹角α角度为55°-60°，另一条斜边与水平方向构成的夹角β角度为55°-60°，水平方向复合板的覆层厚度a为3mm或4mm，竖直方向复合板的覆层厚度b为3mm或4mm，基层底部的坡口钝边d的高度为1mm，基层与覆层的分界线至坡口钝边最低点的距离c为1mm，a+c+d＝1，1为5mm-6mm，基层底部的坡口组对间隙宽度e为3mm-4mm；所述基层坡口底部圆弧半径R为8mm，所述基层坡口上部两侧的斜边与竖直方向构成的夹角γ角度为8°-10°。
2.根据权利要求1所述的一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺，其特征在于：
所述α角度根据a的不同选用不同的角度，当a为3mm时α取55°，当a为4mm时α取60°；
所述β角度根据b的不同选用不同的角度，当b为3mm时β取55°，当b为4mm时β取60°。
3.根据权利要求1所述的一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺，其特征在于：所述基层坡口内的焊材采用与基层母材相匹配的焊材，氩弧焊焊丝规格φ2.0mm-φ2.5mm，焊条规格φ3.2mm-φ4.0mm，埋弧焊焊丝规格φ3.2mm-φ4.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺，其特征在于：所述覆层坡口内的焊材采用基层坡口和覆层坡口内异种金属之间焊接相匹配的埋弧焊焊丝，规格φ2.4mm。
5.根据权利要求1所述的一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺，其特征在于：焊前不需要预热，根据所述基层和所述覆层的母材材质及所述复合板的厚度确定基层坡口和覆层坡口的道间温度，基层坡口道间温度≤300℃，覆层坡口的道间温度≤100℃。
6.根据权利要求1所述的一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺，其特征在于：根据基层和覆层母材材质及复合板的厚度选用相应的层/道、焊接方法、焊接材料、焊材规格、焊接电流、焊接电压、极性、焊接速度、线能量；
基层坡口第1层1道：焊接方法采用GTAW，焊接材料为ER50-6或ER49-1，焊丝规格为φ2.0mm-φ2.5mm，焊接电流为100-150A，焊接电压为12-14V，极性为直流正接，焊接速度为5-10cm/min，线能量≤18KJ/cm；
基层坡口第2层1道：焊接方法采用SMAW，焊接材料为J427或J507，焊丝规格为Φ3.2或Φ4.0，焊接电流为110-180A，焊接电压为22-26V，极性为直流反接，焊接速度为8-14cm/min，线能量≤16KJ/cm或≤18KJ/cm；
基层坡口第3层2道：焊接方法采用SMAW，焊接材料为J427或J507，焊丝规格为Φ4.0，焊接电流为140-180A，焊接电压为22-26V，极性为直流反接，焊接速度为12-16cm/min，线能量≤20KJ/cm；
基层坡口第4-6层1道：焊接方法采用SAW，焊接材料为H08A+HJ431或H08A+SJ101或H1OMn2+HJ431其中的一种，焊丝规格为Φ3.2或Φ4.0，焊接电流为450-600A，焊接电压为30-34V，极性为直流反接，焊接速度为24-32cm/min，线能量≤35KJ/cm或≤40KJ/cm；
基层坡口第7-8层2道：焊接方法采用SAW，焊接材料为H08A+HJ431或H08A+SJ101或H10Mn2+HJ431其中的一种，焊丝规格为Φ4.0，焊接电流为500-600A，焊接电压为30-34V，极性为直流反接，焊接速度为28-32cm/min，线能量≤40KJ/cm；
覆层坡口1层1道：焊接方法采用SAW，焊接材料为ER309+SJ601，焊丝规格为Φ2.4，焊接电流为320-340A，焊接电压为30-34V，极性为直流反接，焊接速度为25-27cm/min，线能量≤30KJ/cm。
7.根据权利要求1所述的一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺，其特征在于：所述基层坡口的氩弧焊打底焊焊接后，焊缝背部应在基层坡口区域内并且距离覆层与基层分界线至少1mm，焊缝背部表面应当光滑、无焊瘤。
8.根据权利要求1所述的一种复合板空冷器丝堵式管箱纵缝的焊接工艺，其特征在于：所述覆层坡口焊接前应当将基层坡口的氩弧焊打底焊缝背部表面的氧化皮清理干净，避免焊接时产生气孔和夹渣缺陷。
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